組成原理簡答題

1、說明馮·諾依曼計算機結(jié)構(gòu)的特點。由運算器、存儲器、控制器、輸入設備和輸出設備五個部分組成存儲器以二進制形式存儲指令和數(shù)據(jù)指令由操作碼和地址碼組成存儲程序并按地址順序執(zhí)行馮·諾依曼機的核心設計思想：存儲程序，機器自動化工作的關鍵以運算器為中心2、指令和數(shù)據(jù)都存于存儲器中，計算機如何區(qū)分它們？計算機硬件主要通過不同的時間段來區(qū)分指令和數(shù)據(jù)，即：取指周期（或取指微程序）取出的既為指令，執(zhí)行周期（或相應微程序）取出的既為數(shù)據(jù)。另外也可通過地址來源區(qū)分，從PC指出的存儲單元取出的是指令，由指令地址碼部分提供操作數(shù)地址。什么是計算機系統(tǒng)、計算機硬件和計算機軟件？硬件和軟件哪個更重要？計算機系統(tǒng)——計算機硬件、軟件和數(shù)據(jù)通信設備的物理或邏輯的綜合體計算機硬件——計算機的物理實體計算機軟件——計算機運行所需的程序及相關資料硬件和軟件在計算機系統(tǒng)中相互依存，缺一不可，因此同樣重要。存儲器的層次結(jié)構(gòu)主要體現(xiàn)在什么地方？為什么要分這些層次？計算機如何管理這些層次？答：存儲器的層次結(jié)構(gòu)主要體現(xiàn)在Cache—主存和主存—輔存這兩個存儲層次上。Cache—主存層次在存儲系統(tǒng)中主要對CPU訪存起加速作用，即從整體運行的效果分析，接近于Cache的速度，而容量和位價卻接近于主存。主存—輔存層次在存儲系統(tǒng)中主要起擴容作用，其容量和位價接近于輔存，而速度接近于主存說明存取周期和存取時間的區(qū)別。存取周期和存取時間的主要區(qū)別是：存取時間僅為完成一次存取操作的時間，而存取周期不僅包含操作時間，還包含操作后線路的恢復時間。即：存取周期=存取時間+恢復時間什么叫刷新？為什么要刷新？說明刷新有幾種方法。刷新——對DRAM定期進行的全部重寫過程；刷新原因——因電容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰減需要及時補充，因此安排了定期刷新操作；常用的刷新方法有三種——集中式、分散式、異步式。集中式：在最大刷新間隔時間內(nèi)，集中安排一段時間進行刷新；分散式：在每個讀/寫周期之后插入一個刷新周期，無CPU訪存死時間；異步式：是集中式和分散式的折衷半導體存儲器芯片的譯碼驅(qū)動方式有幾種？半導體存儲器芯片的譯碼驅(qū)動方式有兩種：線選法和重合法。線選法：地址譯碼信號只選中同一個字的所有位，結(jié)構(gòu)簡單，費器材；重合法：地址分行、列兩部分譯碼，行、列譯碼線的交叉點即為所選單元。?？纱蟠蠊?jié)省器材用量，是最常用的譯碼驅(qū)動方式什么是尋址方式,有哪些尋址方式?當采用地址指定方式時，形成的操作數(shù)或指令地址的方式，稱為尋址方式。尋址方式可分為兩類，指令尋址方式和數(shù)據(jù)尋址方式什么是存儲器的帶寬？若存儲器的數(shù)據(jù)總線寬度為32位，存取周期為200ns，則存儲器的帶寬是多少？答：解：存儲器的帶寬指單位時間內(nèi)從存儲器進出信息的最大數(shù)量。存儲器帶寬=1/200ns×32位=160M位/秒=20MB/S=5M字/秒什么叫刷新？為什么要刷新？說明刷新有幾種方法。刷新——對DRAM定期進行的全部重寫過程；刷新原因——因電容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰減需要及時補充，因此安排了定期刷新操作；常用的刷新方法有三種——集中式、分散式、異步式。集中式：在最大刷新間隔時間內(nèi)，集中安排一段時間進行刷新；分散式：在每個讀/寫周期之后插入一個刷新周期，無CPU訪存死時間；異步式：是集中式和分散式的折衷半導體存儲器芯片的譯碼驅(qū)動方式有幾種？半導體存儲器芯片的譯碼驅(qū)動方式有兩種：線選法和重合法。線選法：地址譯碼信號只選中同一個字的所有位，結(jié)構(gòu)簡單，費器材；重合法：地址分行、列兩部分譯碼，行、列譯碼線的交叉點即為所選單元。?？纱蟠蠊?jié)省器材用量，是最常用的譯碼驅(qū)動方式73一個8K×8位的動態(tài)RAM芯片，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)排列成256×256形式，存取周期為0.1μs。試問采用集中刷新、分散刷新和異步刷新三種方式的刷新間隔各為多少？答：設DRAM的刷新最大間隔時間為2ms則異步刷新的刷新間隔=2ms/256行=0.0078125ms=7.8125μs即：每7.8125μs刷新一行。集中刷新時，死時間為256*0.1us=25.6us。分散刷新，刷新間隔0.2us，死時間為0.1us，讀寫周期0.2us異步刷新，死時間0.1us，刷新間隔7.8125us。59什么是數(shù)據(jù)尋址方式？數(shù)據(jù)尋址有哪些方式(至少給出6種)形成操作數(shù)的有效地址的方法，稱為操作數(shù)的尋址方式。1、隱含尋址；2、立即尋址3、直接尋址4、間接尋址5、寄存器尋址6、寄存器間接尋址7、偏移尋址（相對尋址基址尋址變址尋址）8、段尋址方式60指令格式由哪幾部分組成，作用是什么？由操作碼字段和地址碼字段組成。操作碼字段表征指令的操作特性與功能，地址碼字段通常指定參與操作的操作數(shù)的地址中央處理器的基本功能有哪些？控制器的功能取指令分析指令執(zhí)行指令，發(fā)出各種操作命令控制程序輸入及結(jié)果的輸出總線管理處理異常情況和特殊請求運算器的功能實現(xiàn)算術運算和邏輯運算50.何謂存儲總線？何謂I/O總線？各有何特點？存儲總線是連接CPU和主存儲器之間的專用總線，速度高。1/O總線是連接主機（CPU）與1/O設備之間的總線，可擴展性好。51何謂串行傳輸，有何優(yōu)缺點？適用什么場合？串行傳輸是指數(shù)據(jù)的傳輸在一條線路上按位進行。優(yōu)點：線路成本低。缺點：傳送速度慢。適用場合：主機與低速外設間的傳送、遠距離通信總線的數(shù)據(jù)傳送、系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳送。52總線的同步通信方式與異步通信方式有什么區(qū)別？各適用于哪些場合？同步通信方式中：數(shù)據(jù)傳送操作由統(tǒng)一的時序信號同步定時控制，有嚴格的時鐘周期劃分，總線操作有固定的時序，設備之間沒有應答信號。適合各設備速度固定且一致（或差異不大）的場合。異步通信方式中：數(shù)據(jù)傳送操作所需時間視需要而定，總線操作周期時間不固定，沒有時鐘周期劃分，設備之間采用握手信號的應答方式。適合：各設備速度差異較大的場合。53串行總線和并行總線有何區(qū)別？各適用于什么場合？答：串行總線的數(shù)據(jù)傳輸是在一條線路上按位進行。線路成本低，傳送速度慢。適用場合：主機與低速外設間的傳送、遠距離通信總線的數(shù)據(jù)傳送、系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳送。并行總線的每個數(shù)據(jù)位都需要單獨一條傳輸線，所有的數(shù)據(jù)位同時進行傳輸。線路成本高，傳送速度快。適用場合：短距離的高速數(shù)據(jù)傳輸。54什么是總線仲裁？總線仲裁有哪幾種方式？答：總線裁決就是決定總線由哪個設備進行控制?？偩€裁決方式可分為集中式裁決和分布式裁決兩種。55集中式裁決有哪幾種方式？答：鏈式查詢方式（菊花鏈方式）：各申請總線的設備合用一條總線作為請求信號線，而總線控制設備的響應信號線則串接在各設備間。計數(shù)器定時查詢方式：集中式總線裁決方式之一，設備要求使用總線時通過一條公用請求線發(fā)出，總線控制器按計數(shù)的值對各設備進行查詢。獨立請求方式：集中式總線裁決方式之一，每一個設備都有一個獨立的總線請求信號線送到總線控制器，控制器也給各設備分別發(fā)送一個總線響應信號。獨立請求方式可以和鏈式查詢方式結(jié)合，構(gòu)成分組鏈式查詢方式。57集中式仲裁有哪些方式？有三種方式：鏈式查詢方式、計數(shù)器定時查詢方式、獨立請求方式。58什么是總線，總線分哪些類型?總線是構(gòu)成計算機系統(tǒng)的互聯(lián)結(jié)構(gòu)，是多個系統(tǒng)功能部件之間的進行數(shù)據(jù)傳送的公共通路。

按總線在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中層次位置分為：內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線、I/O總線總線按傳送數(shù)據(jù)類型分為數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線試比較中斷方式與

DMA

方式的主要異同，并指出它們各自應用在什么性質(zhì)的場合。相同點：這兩種方式下，主機和I/O設備都是并行工作。

不同點：中斷方式在CPU響應了I/O設備的中斷請求后，要暫?，F(xiàn)行程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)為I/O設備服務。DMA

方式直接依靠硬件實現(xiàn)主存與I/O設備之間的數(shù)據(jù)直傳，傳送期間不需要CPU程序干預，CPU可繼續(xù)執(zhí)行原來的程序，CPU效率比中斷方式。DMA

方式適用場合：高速、批量數(shù)據(jù)的簡單傳送。中斷方式適用場合：處理復雜隨機事件、控制中低速1/O設備。主機與外圍設備之間信息傳送的控制方式有哪幾種？采用哪種方式

CPU

效率最低？主機與外圍設備之間信息傳送的控制方式有四種：程序查詢方式、中斷方式、DMA方式和通道方式。程序查詢方式CPU

效率最低。何謂DAM方式？說明它的適用場合。定義：由DMA控制器控制系統(tǒng)總線，直接依靠硬件實現(xiàn)主存與I/O設備之間的數(shù)據(jù)直傳，傳送期間不需要CPU程序干預。適用場合：高速、批量數(shù)據(jù)的簡單傳送。65何謂多重中斷？如何保證它的實現(xiàn)？多重中斷：CPU在響應處理中斷過程中，允許響應處理更高級別的中斷請求，這種方式稱為多重中斷。實現(xiàn)方法：在中斷服務程序的起始部分用一段程序來保存現(xiàn)場、送新屏蔽字以屏蔽同級別和低級別的中斷請求、然后開中斷，這樣CPU就可響應更高級別的中斷請求，實現(xiàn)多重中斷。以DMA方式實現(xiàn)傳送，大致可分為哪幾個階段？①

DMA傳送前的預置階段（DMA初始化）；②

數(shù)據(jù)傳送階段（DMA傳送）；③

傳送后的結(jié)束處理。隨機存儲器分為哪些？各自的特點是什么？存儲器。主要功能是存放程序和數(shù)據(jù)，程序是計算機操作的依據(jù)，數(shù)據(jù)是計算機操作的對象。存儲器是由存儲體、地址譯碼器

、讀寫控制電路、地址總線和數(shù)據(jù)總線組成。能由中央處理器直接隨機存取指令和數(shù)據(jù)的存儲器稱為主存儲器，磁盤、磁帶、光盤等大容量存儲器稱為外存儲器（或輔助存儲器）

。由主存儲器、外部存儲器和相應的軟件，組成計算機的存儲系統(tǒng)。

內(nèi)存又稱為內(nèi)存儲器或者主存儲器，是計算機中的主要部件，它是相對于外存而言的。內(nèi)存的質(zhì)量好壞與容量大小會影響計算機的運行速度。

一般常用的微型計算機的存儲器有磁芯存儲器和半導體存儲器，目前微型機的內(nèi)存都采用半導體存儲器。半導體存儲器從使用功能上分，有隨機存儲器

（Random

Access

Memory，簡稱

RAM），又稱讀寫存儲器；只讀存儲器（Read

Only

Memory，簡稱為ROM）。

一種內(nèi)存儲器1.隨機存儲器（Random

Access

Memory）

RAM有以下特點：可以讀出，也可以寫入。讀出時并不損壞原來存儲的內(nèi)容，只有寫入時才修改原來所存儲的內(nèi)容。斷電后，存儲內(nèi)容立即消失，即具有易失性。

RAM可分為動態(tài)（

Dynamic

RAM）和靜態(tài)（Static

RAM）兩大類。DRAM的特點是集成度高，主要用于大容量內(nèi)存儲器；SRAM的特點是存取速度快，主要用于高速緩沖存儲器。

只讀存儲器(Read

Only

Memory)

ROM是只讀存儲器。顧名思義，它的特點是只能讀出原有的內(nèi)容，不能由用戶再寫入新內(nèi)容。原來存儲的內(nèi)容是采用掩膜技術由廠家一次性寫入的，并永久保存下來。它一般

用來存放專用的固定的程序和數(shù)據(jù)。不會因斷電而丟失。

CMOS存儲器（Complementary

Metal

Oxide

Semiconductor

Memory，互補金屬氧化物半導體內(nèi)存)

COMS內(nèi)存是一種只需要極少電量就能存放數(shù)據(jù)的芯片。由于耗能極低，CMOS內(nèi)存可以由集成到主板上的一個小電池供電，這種電池在計算機通電時還能自動充電。因為CMOS芯片可以持續(xù)獲得電量，所以即使在關機后，他也能保存有關計算機系統(tǒng)配置的重要數(shù)據(jù)。馮.諾尹曼式計算機由五大部件構(gòu)成，這五大部件是如何協(xié)調(diào)工作的？諾依曼結(jié)構(gòu)中計算機硬件系統(tǒng)由運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備5個硬件系統(tǒng)構(gòu)成。

①運算器。計算機中進行算術運算和邏輯運算的主要部件，是計算機的主體。在控制器的控制下，運算器接收待運算的數(shù)據(jù)，完成程序指令指定的基于二進制數(shù)的算術運算或邏輯運算。

②控制器。計算機的指揮控制中心?？刂破鲝拇鎯ζ髦兄饤l取出指令、分析指令，然后根據(jù)指令要求完成相應操作，產(chǎn)生一系列控制命令，使計算機各部分自動、連續(xù)并協(xié)調(diào)動作，成為一個有機的整體，實現(xiàn)程序的輸入、數(shù)據(jù)的輸入以及運算并輸出結(jié)果。

③存儲器。存儲器是用來保存程序和數(shù)據(jù)，以及運算的中間結(jié)果和最后結(jié)果的記憶裝置。計算機的存儲系統(tǒng)分為內(nèi)部存儲器(簡稱內(nèi)存或主存儲器)和外部存儲器(簡稱外存或輔助存儲器)。主存儲器中存放將要執(zhí)行的指令和運算數(shù)據(jù)，容量較小，但存取速度快。外存容量大、成本低、存取速度慢，用于存放需要長期保存的程序和數(shù)據(jù)。當存放在外存中的程序和數(shù)據(jù)需要處理時，必須先將它們讀到內(nèi)存中，才能進行處理。

④輸入設備。輸入設備是用來完成輸入功能的部件，即向計算機送入程序、數(shù)據(jù)以及